基于云计算的远程实时监控系统

摘要

本发明公开了一种基于云计算应用的远程实时监控系统，包括被监控端即在现场对数据进行采集并实施控制的终端、管理端即对被监控端实施远程监控、管理的用户终端以及云监控平台。被监控端和管理端通过网络包括但不限于GPRS、3G、广播电视网、电信网、电力载波网和卫星等，经Internet连接到云监控平台，云监控平台上运行的监控服务系统对被监控端发送的数据进行存储和分析计算，并搭载故障自诊断系统、报表分析等系统，实时监控被监控端的状态和提前预警故障等。本发明将被监控端和管理端，通过云服务和云计算，使之形成了一个实时的监控互联网络，该系统应用成本低、可靠性高、使用简单方便。

说明书

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基于云计算的远程实时监控系统

技术领域

本发明涉及远程实时监控系统， 具体涉及基于云计算的远程实时监 控系统， 应用云存储技术、 虚拟机技术、 数据管理技术、 分布式计算技 术， 以及云安全技术构建一个数据采集、 故障诊断和预警等处理的云监 控平台。

背景技术

近年来， 随着云技术的发展， 在民用行业正在兴建各类云平台， 包 括公有云、 企业云和私有云等， 云技术的兴起， 将引领一场新型的信息 技术革命， 它解决了由于数据的海量增长， 所带来的硬件的升级无法跟 上， 以及成本的无限制扩大等方面的问题。

目前监控系统应用上， 特别是工业设备监控方面， 由于被监控现场 情况复杂多样且分散， 白热化市场竞争的要求， 环保及节能的要求， 需 要对被监控对象进行有效的控制和管理。 但是建设一套监控系统是非常 复杂的， 一般的中小企业无法承担， 只能具有一定规模的机构或大公司 才能有足够财力、 物力和人力来支撑系统的建设。 一般来说， 传统的监 控系统建设存在以下问题：

1、 软件系统建设复杂、 周期长， 需要专业的软件团队：

传统模式中企业需要自己按照本企业的情况进行服务器端的集控软 件的开发。 自己开发软件不但开发周期长（1~2年）而且需要非常强大的 软件团队。

2、 系统软、 硬件建设费用高昂， 各企业分别重复投资： 为了组建企业级的监控服务器， 各企业必须花费巨额的资金进行软 件的投资包括： 操作系统、 数据库软件、 防火墙和杀毒等工具软件的购 买和安装； 硬件的投资包括： 系统运行所需的机房设施、 网络设施、 主 机等； 其中机房设施包括专业的机房、 ups电源、 机架等， 网络设施包括 交换机、 光纤、 IP等； 而主机包括数据库服务器、 应用服务器等。

3、 后期服务人员团队建设投资高。

企业级的服务器需要企业自己对其进行维护， 因此各企业根据自身 情况必须组建网络管理人员及组建专门的管理队伍。 这样才能对其服务 器进行日常的升级， 数据安全的管理， 功能的修复备份等等。

这种先建后用的常规企业监控模式存在以下弊端：

1、 资源浪费大， 每个企业都进行重复的建设， 包括机房、 服务器、 存储设备、 网络和技术人员等。

2、 建设难度大， 成本高， 一套中小规模的监控系统从建设到运行， 往往需要上百万的资金。

3、 建设周期长， 往往一套系统的建设从需求、 设计开发、 设备购买 安装， 以及实施运行需要几个月， 甚至几年不等。

. 4、 系统管理难， 往往建设好的系统， 由于技术人员的缺乏或者不够 专业的管理， 造成在运行的过程中， 经常出现问题， 达不到应有的使用 效果。

5、 数据孤岛， 每个系统都是互不相连， 数据零散， 这样不利于监 控知识的积累和数据的联网分析， 不利于监控技术的发展和技术进 步。 由于以上一些原因， 监控应用一直停滞不前， 这将极大的阻碍着监 控行业信息化的推广与普及， 从而也很难提高监控的技术水平。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是： 解决上述现有技术存在的问题， 而 提供一种基于云计算的远程实时监控系统， 通过可调整云主机配置的弹 性云技术， 整合计算、 存储与网络资源的 IAAS、 SAAS等服务， 各个被 监控端和管理端通过网络包括但不限于 GPRS、 3G、 以太网、 广播电视 网、 电信网、 电力载波、 卫星等， 经 Internet在线实时连接到云端监控平 台， 云监控平台分配不同的监控单元， 方便简单地实现监控。

本发明采用的技术方案是： 这种基于云计算的远程实时监控系统， 由被监控端、 管理端和云监控平台组成， 多个被监控端和多个管理端通 过网络， 这些网络包括但不限于 GPRS、 3G、 以太网、 广播电视网、 电 信网、 电力载波网和卫星经 Internet连接到云监控平台， 云监控平台同时 管理多个被监控端和管理端， 通过云实现对多用户、 多工程、 多设备的 远程监控和管理。

上述技术方案中， 现场设备的数据采集或控制由被监控端负责， 被 监控端通过网络经 Internet发送釆集的数据到云监控平台，并接收来自云 监控平台的控制数据， 所述的被监控端包括但不限于远程定位控制器、 PLC,单片机、计算机、仪表中的一种或者几种， 带有控制功能的被监控 端， 可以接受云监控平台的信息和指令。

上述技术方案中， 对被监控端实施远程监控由管理端负责完成， 管 理端通过网络经 Internet连接到云监控平台， 云监控平台传输被监控端 的运行状态及分析报表数据到管理端， 同时管理端经云监控平台实时发 送控制数据控制被监控端， 所述的管理端包括但不限于 PC机、 手持终端 和移动终端中的一种或者几种。

上述技术方案中， 云监控平台对被监控端和管理端的各项数据进行 远程安全的存储和访问， 提供实时的分析和诊断，对异常情况进行报警， 并以多种通信方式及时通知管理端和相关管理人员， 云监控平台运用云 相关技术， 依据被监控端的类别或性质， 分配不同的监控单元提供监控 服务， 行业性质相同的监控单元归集到行业监控组单元， 由行业知识单 元提供云监控平台的知识支撑， 所有的行业知识单元构成了云专家库， 云专家库对所有被监控端和管理端提供云监控。

上述技术方案中， 监控单元是由云监控平台根据管理监控的需求通 过云虚拟技术产生的虚拟节点， 每个单元控制管理一个或多个被监控端， 管理端可以查看一个或多个监控单元， 并且也可以査看一个或多个组单 元。 每个监控单元包含着监控所具有的数据存储和处理的能力， 它包括 但不限于数据传输、 数据存储、 故障诊断、 数据发布和命令调度等能力。 组单元处理一组或一个行业监控单元的公共信息， 它包括但不限于数据 统计分析、 地理信息、 安全认证和数据调度管理的能力。 知识单元承载 着云平台专家智能决策的能力， 根据被监控端类别的不同， 如空调设备、 工程机械设备、 物联网行业等， 划分不同的知识单元， 多个知识单元组 建一个设备监控专家库。

上述技术方案中的数据存储，运用云存储技术（包括但不限于 HDFS、 GFS等）对被监控端采集的数据， 以及运算的中间结果数据进行分布式、 快速的存储在安全的存储介质上， 由于控制的实时性要求比较高， 数据 量比较大， 为了提高存储和处理的速度， 在存储方式上， 采用多极多层 模式， 对于实时性高的数据采用高速小容量存储， 如控制命令等； 对于 实时处理完后的历史数据通过物理隔离的方式存放到大容量的存储介质 中。

上述方案中， 当云端的数据传输服务获得数据并存储后， 通过数据的 调度控制， 调用安全处理模块， 验证数据的安全性， 然后通过数据存储 服务对需要存储的数据进行实时存储， 并通过调度， 调用诊断和专家引 擎， 对数据进行分析， 然后对分析结果通过命令控制服务和发布服务向 管理端输出结果或者向远程的被监控端发送加密后的命令进行控制和处 理。

上述方案中的数据诊断、 命令调度和专家对策模块， 都属于数据处理 计算服务， 云监控平台内的监控单元根据每个被监控端和管理端的请求， 进行各自的业务运算， 对于有相同业务的点， 进行简化合并运算， 最后 通过各自的输出模块进行输出， 采用包括但不限于 Map-Reduce的模式， 各个计算节点支持大量的并行运行， 不同的输出模块可以通过个性化的 远程定制， 实现组态化的软件定制服务。

为更好地实现上述方案， 需专业团队或监控系统运营商对监控系统 进行统一管理， 包括但不限于监控系统的规划设计、 对被监控端和管理 端的接入进行管理、 维护以及云监控平台的规划、 建设、 维护等。

有益效果是：

1、 本发明成本低 采用本发明， 各用户不需要购买服务器等软硬件设备、 系统平台， 不需要配置专业的技术人员， 只需要低廉的使用成本， 根据自己的要求 购买服务就可以实现监控， 不需要建设和维护成本。

2、 本发明安全可靠性高

云监控平台采用正版的系统软件、 杀毒软件及数据库等专业软件并 由专业专职的技术人员进行日常管理和维护， 云监控平台配置充足的各 类计算硬件设备和网络设备， 配有专门的安全防病毒、 防攻击的安全软 硬件设施， 配置专门的高等级的机房设备等， 最大化实现软、 硬件资源 和人力资源的共享。

3、 本发明使用性能高

通过云技术， 可以实现数据的在线采集和共享， 并能进行大规模的 数据并行运算和定制化服务， 其效能远大于企业自建服务器。

4、 本发明使用简单方便。

实现对被监控端的控制和管理， 只需要实现监控协议， 进行简单的 界面定制， 便可实现复杂的控制和管理。 管理端只需要连接到云监控平 台， 就能实现远程管理， 便于迅速推广和普及。

5、 本发明建设模式简单

本发明将改变监控的应用模式， 需要监控的企业， 只需向监控系统 运营商提供自己的监控要求， 不需要进行系统的单独建设。

附图说明

图 1 是监控系统的传统模式组成示意图；

图 2是本发明基于云计算的远程实时监控系统模式组成示意图； 图 3 是本发明基于云计算的远程实时监控系统云平台内部原理图； 图 4是本发明基于云计算的远程实时监控系统云平台的单元内部结 构示意图。

具体实施方式：

参见图 1， 是现有传统模式的监控系统组成原理图， 每个用户或者公 司根据自己的需要单独建设自己的监控系统 330,每个监控系统 330由被 控端 310、管理端 320和监控服务器 340组成。监控系统 330在封闭的网 络环境里面运行， 支持特定的被控端 310和管理端 320。

参见图 2，是本发明的监控系统组成原理图，网络 120是被监控端 110、 管理端 140和云监控平台 130的通讯载体， 其形式包括但不限于 GPRS、 3G、 广电网络和卫星网络， 利用 Internet建立被监控端 110、 管理端 140 和云监控平台 130三者相互之间的联系， 保证数据的正确和安全传输， 被监控端 110和管理端 140通过网络 120连接到指定 IP地址的云监控平 台 130上， 在将来网络地址可用的情况下 （包括但不限于 IPV6协议）， 将分配每个被监控端和管理端一个地址， 从而实现平台与终端的对等通 讯模式； 监控系统运营商 180是监控系统的管理和运营主体， 它集中负 责监控系统的设计、 建设、 维护和升级， 并提供专业的技术人员和设备 监控行业专家提供专业服务。

参见图 2， 被监控端 110和管理端 140通过网络 120连到云监控平台 130， 被监控端 110通过监控协议与云监控平台 130建立联系， 向云监控 平台 130发送设备的运行状态信息， 并接收来自云监控平台 130的命令 控制信息。 管理端 140通过监控协议与云监控平台 130建立联系， 向云 监控平台 130发送控制被监控端 110的命令， 并接收云监控平台 130提 供的被监控端 110的状态运行信息、 报警信息、 以及分析决策信息等。

参见图 3， 云监控平台 130是由 N个单元组成， 每个单元由云分布技 术根据单元的承载能力分配相应的计算、 存储和网络资源。 在云监控平 台 130内部包括着监控单元 160、组单元 161、知识单元 162和专家库 163。 监控单元 160负责对被监控端 110的数据采集、 存储和命令发送， 并接 受来自管理端 140的管理请求，输出分析监控结果给管理端 140; 组单元 161负责对被监控端 110和管理端 140的安全认证，并对数据进行加解密 等； 知识单元 162负责提供一组被控设备的知识管理， 提供决策能力； 专家库 162采用智能挖掘分析技术， 通过自动学习机制， 不断提炼被监 控端的性能参数、 异常情况， 形成一个专家诊断决策体系。

参见图 4， 云监控平台 130的单元内部结构包括但不限于管理控制模 块 230、 数据存储模块 231、 命令调度模块 232、 数据发布模块 233、 安 全认证模块 234、 数据诊断模块 235、 专家对策模块 236、 地理信息定位 模块 237。每个单元内部的数据流向：被监控端 110传输数据到监控单元 160后， 由管理控制模块 230调用相应模块进行处理， 首先调用安全认证 模块 234对被监控端进行认证和加解密， 然后调用数据存储模块 231进 行存储， 再调用数据诊断模块 235和专家对策模块 236进行诊断分析， 最后调用数据发布模块 233对信息发布， 如果是命令发布， 则调用命令 调度模块 232发布命令或者预警， 如果是地图信息则调用地理信息定位 模块 247， 同时对发布结果通知被监控端 110和管理端 140; 管理端 140 向云监控平台 130发出服务请求时， 云监控平台 130内的监控单元 160 或者组单元 161接到命令后， 由管理控制模块 230调用相应模块进行处 理， 首先调用安全认证模块 234对管理端 140进行认证和加解密， 然后 调用数据存储模块 231进行存储， 再调用数据发布模块 233发布命令， 命令调度模块 232对命令进行分析和核定后， 通过发布模块 233发布命 令到被监控端 110。